Investigadores de Cambridge han recibido financiación de la Advanced Research + Invention Agency (ARIA) para usar proteínas como herramientas de fabricación y ensamblar materiales avanzados, incluidos imanes de alto rendimiento que no requieren elementos costosos de tierras raras. El trabajo forma parte del programa Universal Fabricators de ARIA, una iniciativa de tres años y 50 millones de libras que apoya a 11 equipos de investigación.
Datos clave
- La financiación procede del programa Universal Fabricators de ARIA.
- El programa dura tres años y tiene un presupuesto total de 50 millones de libras.
- El profesor Ronan Daly lidera el proyecto “Protein SPARK” de Cambridge.
- El proyecto busca producir imanes sin elementos de tierras raras y desarrollar electrodos avanzados para baterías.
- Investigadores de Cambridge también participan en otros dos proyectos del mismo programa.
¿Qué significa esto para estudiantes e investigadores de Cambridge?
La financiación refuerza una serie de proyectos de investigación en Cambridge situados en la intersección entre ciencia de materiales, química e ingeniería. Para los investigadores, lo inmediato es el acceso a un programa que respalda enfoques de fabricación basados en proteínas para producir materiales avanzados de nuevas maneras. Para los estudiantes, señala actividad de investigación en áreas que probablemente influirán en la formación futura y la colaboración entre departamentos.
Los equipos de Cambridge abarcan el Instituto de Fabricación, el Departamento de Ingeniería, el Departamento de Ingeniería Química y Biotecnología, el Departamento Yusuf Hamied de Química y el Departamento de Ciencia de Materiales y Metalurgia. Los proyectos también involucran colaboradores de la Universidad de Ámsterdam, la Universidad de Liverpool, la Universidad de Washington y la Universidad de Leeds, creando una amplia red de investigación en torno a imanes sin tierras raras y materiales relacionados.
- Protein SPARK, liderado por el profesor Ronan Daly, usa proteínas para guiar el crecimiento de materiales magnéticos sin elementos de tierras raras.
- POEM desarrolla un método basado en proteínas para imanes de alto rendimiento con control preciso del tamaño, la forma y el espaciado de los cristales.
- S-LATTICE construye láminas grandes y altamente ordenadas a partir de proteínas y metales autoensamblados para usos como filtración, catálisis y conversión de dióxido de carbono.
¿Cómo ayudan las proteínas a fabricar imanes y otros materiales?
Actúan como guías y plantillas durante la formación. En el proyecto Protein SPARK de Cambridge, gotas microscópicas que transportan proteínas y elementos diseñados se pulverizan y se imprimen en posición, de forma parecida a una impresora de inyección de tinta. Luego, las proteínas crecen, guían y dan forma al material hasta convertirlo en nanocristales, películas y estructuras tridimensionales.
El proyecto se basa en la biomineralización, el modo en que los organismos vivos construyen materiales duros como huesos y dientes, y adapta ese proceso a una línea de producción continua. El objetivo es crear materiales magnéticos útiles sin incorporar tierras raras, al tiempo que se exploran aplicaciones en baterías que carguen más rápido y duren más.
¿Quién participa en los proyectos de Cambridge?
El profesor Ronan Daly dirige Protein SPARK. El equipo de Cambridge también incluye al profesor Michael De Volder, al profesor John Durrell y al doctor Sebastian Pattinson del Departamento de Ingeniería; a la profesora Ljiljana Fruk del Departamento de Ingeniería Química y Biotecnología; y al profesor Tuomas Knowles del Departamento Yusuf Hamied de Química.
Entre los investigadores de Cambridge que participan en los otros proyectos financiados figuran el doctor Shijing Sun y el doctor Zuyang Ye, además del profesor Tuomas Knowles, Josie Forsythe, Hannah Han y Max Gao en POEM. El profesor Erwin Reisner participa en S-LATTICE, liderado por la Universidad de Edimburgo.
¿Por qué son importantes los imanes sin tierras raras?
Los imanes se usan en auriculares, teléfonos móviles, motores y aerogeneradores. Daly señaló que casi todos los imanes incluyen materiales de tierras raras, que son costosos de extraer, están disminuyendo como recurso y plantean retos medioambientales. El proyecto de Cambridge busca usar proteínas para impulsar el crecimiento de materiales magnéticos sin utilizar tierras raras en ninguna etapa del proceso.
Esto importa porque el programa no solo pretende nuevos materiales, sino también nuevos métodos de fabricación. La apuesta central de ARIA es que las proteínas puedan funcionar como un “fabricante universal”, de modo que las mismas herramientas biológicas ayuden a ensamblar distintos materiales avanzados de forma controlada.
Preguntas frecuentes
¿Qué está apoyando la financiación de ARIA en Cambridge?
Está apoyando tres proyectos vinculados a Cambridge dentro del programa Universal Fabricators: Protein SPARK, POEM y S-LATTICE. En conjunto, exploran las proteínas como herramientas para fabricar imanes, electrodos y otros materiales avanzados.
¿Para qué podría usarse esta investigación?
Los proyectos podrían dar lugar a imanes que eviten elementos de tierras raras, baterías que almacenen más carga y duren más, y materiales para filtración, conversión de dióxido de carbono, catálisis más limpia y tecnologías basadas en la luz.
